Itin didelio pasikartojimo dažnio impulsinis lazeris
Mikroskopiniame šviesos ir materijos sąveikos pasaulyje itin didelio pasikartojimo dažnio impulsai (UHRP) veikia kaip tikslūs laiko valdovai – jie virpa daugiau nei milijardą kartų per sekundę (1 GHz), spektriniame vaizdavime fiksuodami vėžio ląstelių molekulinius pirštų atspaudus, pernešdami didžiulius duomenų kiekius optinio pluošto ryšiu ir kalibruodami žvaigždžių bangos ilgio koordinates teleskopuose. Ypač lidaro aptikimo dimensijos šuolio srityje terahercų itin didelio pasikartojimo dažnio impulsiniai lazeriai (100–300 GHz) tampa galingais įrankiais, padedančiais prasiskverbti pro interferencinį sluoksnį, keičiant trimačio suvokimo ribas erdvės ir laiko manipuliavimo galia fotonų lygmenyje. Šiuo metu vienas iš pagrindinių metodų gauti itin didelio pasikartojimo dažnio optinius impulsus yra dirbtinių mikrostruktūrų, tokių kaip mikrožiedų ertmės, kurioms reikalingas nanoskalės apdorojimo tikslumas, kad būtų galima generuoti keturių bangų maišymą (FWM), naudojimas. Mokslininkai daugiausia dėmesio skiria itin smulkių struktūrų apdorojimo inžinerinių problemų sprendimui, dažnio derinimo problemai impulso inicijavimo metu ir konversijos efektyvumo problemai po impulso generavimo. Kitas būdas – naudoti labai netiesinius pluoštus ir panaudoti moduliacijos nestabilumo efektą arba FWM efektą lazerio rezonatoriuje, kad sužadintume itin aukštos temperatūros polimero daleles. Kol kas mums vis dar reikia tikslesnio „laiko formuotuvo“.
Ultragarsinio uždegimo (UHRP) generavimo procesas, kai įpurškiami itin greiti impulsai, siekiant sužadinti disipatyvųjį FWM efektą, apibūdinamas kaip „ultragarsinis uždegimas“. Skirtingai nuo minėtos dirbtinio mikrožiedo ertmės schemos, kuriai reikalingas nuolatinis pumpavimas, tikslus išderinimo reguliavimas impulsų generavimui valdyti ir labai netiesinės terpės naudojimas FWM slenksčiui sumažinti, šis „uždegimas“ remiasi itin greitų impulsų didžiausios galios charakteristikomis, kad tiesiogiai sužadintų FWM, o po „uždegimo išjungimo“ pasiektų savarankišką UHRP.
1 paveiksle pavaizduotas pagrindinis impulsų savaiminio organizavimosi mechanizmas, pagrįstas itin greitu užsėjimo impulso sužadinimu išsklaidymo pluošto žiedų ertmėse. Išoriškai injekuojamas itin trumpas užsėjimo impulsas (periodas T0, pasikartojimo dažnis F) tarnauja kaip „uždegimo šaltinis“, sužadinantis didelės galios impulsų lauką išsklaidymo ertmėje. Ląstelės viduje esantis stiprinimo modulis veikia sinergiškai su spektriniu formuotuvu, kad konvertuotų užsėjimo impulso energiją į šukos formos spektrinį atsaką, bendrai reguliuojant laiko ir dažnio sritį. Šis procesas panaikina tradicinio nuolatinio pumpavimo apribojimus: užsėjimo impulsas išsijungia, kai pasiekia išsklaidymo FWM slenkstį, o išsklaidymo ertmė palaiko impulso savaiminio organizavimosi būseną per dinaminę stiprinimo ir praradimo pusiausvyrą, kai impulsų pasikartojimo dažnis yra Fs (atitinkantis ertmės vidinį dažnį FF ir periodą T).
Šiame tyrime taip pat atliktas teorinis patikrinimas. Remiantis eksperimentinėje sistemoje taikytais parametrais ir 1psitin greitas impulsinis lazerisKaip pradinis laukas, buvo atliktas skaitmeninis impulso laiko srities ir dažnio evoliucijos proceso lazerio rezonatoriuje modeliavimas. Nustatyta, kad impulsas pereina tris etapus: impulso skaidymą, periodinį impulso svyravimą ir tolygų impulso pasiskirstymą visoje lazerio rezonatoriuje. Šis skaitmeninis rezultatas taip pat visiškai patvirtina savaiminio organizavimosi savybes.impulsinis lazeris.
Sužadinus keturių bangų maišymo efektą išsklaidančiame pluošto žiedo ertmėje per itin greitą užsėjimo impulsų uždegimą, sėkmingai pasiektas savaime organizuojamas itin aukšto pasikartojimo dažnio impulsų, kurių pasikartojimo dažnis mažesnis nei THZ (stabi 0,5 W galia po užsėjimo išjungimo), generavimas ir palaikymas, sukuriant naujo tipo šviesos šaltinį lidaro laukui: jo dažnio po žemesnio nei THZ lygio pakartotinis generavimas gali padidinti taškų debesies skiriamąją gebą iki milimetro lygio. Impulsų savaiminio palaikymo funkcija žymiai sumažina sistemos energijos suvartojimą. Visiškai pluošto struktūra užtikrina didelį stabilų veikimą 1,5 μm akių saugos juostoje. Žvelgiant į ateitį, tikimasi, kad ši technologija paskatins transporto priemonėse montuojamų lidarų evoliuciją miniatiūrizacijos (remiantis MZI mikrofiltrais) ir tolimojo nuotolio aptikimo (galios išplėtimas iki > 1 W) link, taip pat dar labiau prisitaikys prie sudėtingos aplinkos suvokimo reikalavimų, naudojant kelių bangų ilgių koordinuotą uždegimą ir išmanųjį reguliavimą.
Įrašo laikas: 2025 m. liepos 8 d.